金属氧化物半导体场效应晶体管的驱控制造技术

本发明专利技术涉及一种用于驱控MOSFET(1)、特别是基于具有宽带隙的半导体的MOSFET(1)的驱控装置(3)和方法。根据本发明专利技术，创建特征块，在特征块中与影响所述MOSFET(1)的开关特性的至少一个运行特征变量(U、T)相关地存储用于驱控所述MOSFET(1)的至少一个驱控变量(U1、U2、R1、R2)相对于所述驱控变量(U1、U2、R1、R2)的参考驱控值的变化(ΔU1、ΔU2、ΔR1、ΔR2)，该变化抵抗由至少一个运行特征变量(U、T)引起的、开关特性的变化。在MOSFET(1)运行时，求出至少一个运行特征变量(U、T)的实际值，并且根据特征块，相对于至少一个驱控变量的参考驱控值与至少一个运行特征变量(U、T)的实际值相关地改变至少一个驱控变量(U1、U2、R1、R2)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】金属氧化物半导体场效应晶体管的驱控
本专利技术涉及用于驱控金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET＝Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor)、特别是基于具有宽带隙的半导体(Wide-BandgapSemiconductor)的MOSFET的驱控装置和方法。
技术介绍
MOSFET的开关特性强烈地与MOSFET运行的运行条件相关，尤其与MOSFET的在MOSFET断开状态下在漏极和源级之间的运行电压和运行温度相关。对于使用MOSFET需要可预见的且保持不变的MOSFET开关特性，以便遵守边界条件，例如对于在切断MOSFET时的过电压和对于电磁的兼容性。刚好在具有强烈波动的运行条件的应用中，目前越来越多地使用基于具有宽带隙的半导体的MOSFET，例如在牵引变流器中使用，牵引变流器中的运行电压能够强烈地波动。
技术实现思路
本专利技术所基于的目的是，提供用于驱控MOSFET的驱控装置和方法，驱控装置和方法在变化的运行条件下在MOSFET的开关特性的稳定性方面进行改进。根据本专利技术，目的通过具有权利要求1的特征的方法和具有权利要求8的特征的驱控装置来实现。本专利技术的有利的设计方案是从属权利要求的主题。在用于驱控MOSFET、尤其基于具有宽带隙的半导体的MOSFET的根据本专利技术的方法中，创建特征块，在该特征块中与影响MOSFET的开关特性的至少一个运行特征变量相关地存储用于驱动MOSFET的的至少一个驱动变量相对于驱动变量的参考驱动值的变化，该变化抵抗由至少一个运行特征变量引起的、开关特性的变化。在MOSFET运行时，求出至少一个运行特征变量的实际值，并且根据特征块，相对于至少一个驱控变量的参考驱控值与至少一个运行特征变量的实际值相关地改变该至少一个驱控变量。本专利技术利用：能够通过特性曲线非常精确地描绘MOSFET的开关特性与影响开关特性的运行特征变量的相关性，特征曲线根据运行特征变量来描述用于驱控MOSFET的驱控变量。本专利技术提出：创建特征块，所述特征块具有一个或多个特征曲线，特征曲线分别指示驱控变量相对于参考驱控值的与至少一个运行特征变量相关的变化，这是有必要的，以便抵抗通过至少一个运行特征变量引起的开关特性的变化。根据特征块，调节与至少一个运行特征变量的实际值相关的驱控变量。由此，能够补偿至少一个运行特征值变量对MOSFET的开关特性的影响，从而稳定MOSFET的开关特性。本专利技术的设计方案提出：在特征块中，与至少一个运行特征变量相关地存储用于接通MOSFET的接通驱控电压的变化、用于断开MOSFET的断开驱控电压的变化、用于接通MOSFET的接通栅极电阻的变化和/或用于断开MOSFET的断开栅极电阻的变化。换言之，本专利技术的该设计方案将用于MOSFET的接通驱控电压、断开驱控电压、接通栅极电阻和/或断开栅极电阻分别设为控制变量，控制变量的变化与至少一个运行特征变量相关地存储在特征块中。本专利技术的该设计方案有利地能够实现与至少一个运行特征变量相关地直接影响用于接通和/或断开MOSFET的MOSFET的栅极源级电压。本专利技术的其他设计方案提出：在特征块中与MOSFET的运行电压和/或运行温度相关地存储至少一个驱控变量的变化。本专利技术的该设计方案考虑MOSFET的开关特性主要与运行电压和运行温度相关，并且因此主要通过补偿这两个运行特征变量的影响来稳定MOSFET的开关特性。用于执行根据本专利技术的方法的根据本专利技术的驱控装置包括：评估单元，所述评估单元设计用于存储特征块，并且根据特征块与至少一个运行特征变量的实际值相关地求出至少一个驱控变量的变化；和控制单元，控制单元设计用于根据具有至少一个驱控变量的驱控值的控制信号来驱控MOSFET，根据由评估单元所求出的变化相对于驱控变量的参考驱控值来改变驱控值。根据本专利技术的驱控装置的设计方案提出，控制单元具有：用于产生用于接通MOSFET的能变化的接通驱控电压的能控制的接通电压源；用于产生用于断开MOSFET的能变化的断开驱控电压的能控制的断开电压源；用于产生用于接通MOSFET的能变化的接通栅极电阻的能控制的接通电阻单元；和/或用于产生用于断开MOSFET的能变化的断开栅极电阻的能控制的断开电阻单元。根据本专利技术的驱控装置的另一设计方案设有用于检测至少一个运行特征变量的实际值的测量设备，在特征块中考虑该实际值对MOSFET的开关特性的影响。例如，测量设备设计用于检测MOSFET的运行电压和/或运行温度的实际值。根据本专利技术的驱控装置能够执行根据本专利技术的方法。根据本专利技术的驱控装置的优点因此对应于根据本专利技术的方法的上面已经提出的优点并且在此不再单独描述。根据本专利技术的变流器、特别是牵引变流器具有至少一个MOSFET、特别是基于具有宽带隙的半导体的MOSFET，和根据本专利技术的用于驱控MOSFET的驱控装置。本专利技术尤其适合于驱控牵引变流器的MOSFET，因为牵引变流器的运行电压会强烈波动进而会改变MOSFET的开关特性。附图说明根据附图，结合实施例的下面的示意性地描述更加详细地解释本专利技术的上面描述的特性、特征和优点以及如何实现其的方式和方法。在此示出：图1示出用于驱控MOSFET的驱控装置的第一实施例和MOSFET的电路图，图2示出用于驱控MOSFET的控制单元的电路图，图3示出与MOSFET的运行电压相关的接通驱控电压的变化的特征曲线，图4示出变流器的电路图，图5示出用于驱控MOSFET的方法的流程图。在附图中，彼此相对应的部件设有相同的附图标记。具体实施方式图1示出用于驱控MOSFET1的驱控装置3的第一实施例和MOSFET1的电路图。MOSFET1设计为常态阻断的n沟道MOSFET，n沟道MOSFET基于具有宽带隙的半导体(例如碳化硅或氮化镓)。驱控装置3包括控制单元5、评估单元7和测量设备9。测量设备9设计用于检测MOSFET1的运行温度T和运行电压U作为运行变量T、U。为了检测运行温度T，测量设备9具有温度传感器11、例如NTC电阻(负温度系数热敏电阻)。运行电压U例如作为MOSFET1的漏极D和源级S之间的漏极源级电压在MOSFET1断开状态下测量。图2示意性地示出控制单元5的电路图。控制单元5包括用于产生用于接通MOSFET1的能变化的接通驱控电压U1的能控制的接通电压源13、用于产生用于断开MOSFET1的能变化的断开驱控电压U2的能控制的断开电压源15、用于产生用于接通MOSFET1的能变化的接通栅极电阻R1的能控制的接通电阻单元R1、用于产生用于断开MOSFET1的能变化的断开栅极电阻R2的能控制的断开电阻单元R2、与MOSFET1的栅极G连接的第一端子21和与MOSFET1的源级S连接的第二端子23。接通电阻单元17和断开电阻单元19例如分别具有多个单独电阻，其中，为了设定特定的接通栅极电阻R1或断开栅极电阻R2分别能够将为此所需数量的单独电阻彼此电路连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于驱控MOSFET(1)、特别是基于具有宽带隙的半导体的MOSFET(1)的方法，其中，/n-创建特征块，在所述特征块中与影响所述MOSFET(1)的开关特性的至少一个运行特征变量(U、T)相关地存储用于驱控所述MOSFET(1)的至少一个驱控变量(U1、U2、R1、R2)相对于所述驱控变量(U1、U2、R1、R2)的参考驱控值的变化(ΔU1、ΔU2、ΔR1、ΔR2)，该变化抵抗由至少一个所述运行特征变量(U、T)引起的、所述开关特性的变化，/n-在所述MOSFET(1)运行时，求出至少一个所述运行特征变量(U、T)的实际值，并且/n-根据所述特征块，相对于至少一个所述驱控变量的参考驱控值，与至少一个所述运行特征变量(U、T)的所述实际值相关地改变至少一个所述驱控变量(U1、U2、R1、R2)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180529 EP 18174799.91.一种用于驱控MOSFET(1)、特别是基于具有宽带隙的半导体的MOSFET(1)的方法，其中，
-创建特征块，在所述特征块中与影响所述MOSFET(1)的开关特性的至少一个运行特征变量(U、T)相关地存储用于驱控所述MOSFET(1)的至少一个驱控变量(U1、U2、R1、R2)相对于所述驱控变量(U1、U2、R1、R2)的参考驱控值的变化(ΔU1、ΔU2、ΔR1、ΔR2)，该变化抵抗由至少一个所述运行特征变量(U、T)引起的、所述开关特性的变化，
-在所述MOSFET(1)运行时，求出至少一个所述运行特征变量(U、T)的实际值，并且
-根据所述特征块，相对于至少一个所述驱控变量的参考驱控值，与至少一个所述运行特征变量(U、T)的所述实际值相关地改变至少一个所述驱控变量(U1、U2、R1、R2)。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述特征块中，与至少一个所述运行特征变量(U、T)相关地存储用于接通所述MOSFET(1)的接通驱控电压(U1)的变化(ΔU1)。


3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述特征块中，与至少一个所述运行特征变量(U、T)相关地存储用于断开所述MOSFET(1)的断开驱控电压(U2)的变化(ΔU2)。


4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述特征块中，与至少一个所述运行特征变量(U、T)相关地存储用于接通所述MOSFET(1)的接通栅极电阻(R1)的变化(ΔR1)。


5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述特征块中，与至少一个所述运行特征变量(U、T)相关地存储用于断开所述MOSFET(1)的断开栅极电阻(R2)的变化(ΔR2)。


6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述特征块中，与所述MOSFET(1)的运行电压(U)相关地存储至少一个所述驱控变量(U1、U2、R1、R2)的变化(ΔU1、ΔU2、ΔR1、ΔR2)。


7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述特征块中，与所述MOSFET(1)的运行温度(T)相关地存储至少一个所述驱控变量(U1、U2、R1、R2)的变化(ΔU1、ΔU2、ΔR1、ΔR2)。


8.一...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克马蒂亚斯·巴克兰，于尔根·伯默尔，马丁·黑尔斯佩尔，埃伯哈德·乌尔里希·克拉夫特，贝恩德·拉斯卡，安德烈亚斯·纳格尔，斯特凡·汉斯·维尔纳·舍内沃夫，简·魏格尔，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE